Introducción.

Transcripción

1 Introducción a la Impresión 3D

2 - Historia de la fabricación digital y la impresión 3D - Preparación del modelo 3D y generación de Gcode - Tipos de impresoras 3D y materiales de impresión - Librerías 3D en la web - Ejemplos de piezas impresas 3D

3 Historia de la fabricación digital y la impresión 3D

4 Fabricación Digital La fabricación digital comienza en los años veinte, al fusionarse la computación y las máquinas de control numérico, siendo su uso extendido en la industria hasta ser habitual en cualquier fábrica a finales del siglo XX. Posteriormente, el desarrollo y abaratamiento de software y hardware, junto con la creación de las redes sociales y el código abierto ha permitido la aparición de proyectos como Arduino, los Fab Lab, o el Rep Rap con el consiguiente desarrollo de las máquinas de fabricación personal.

5 Fabricación Digital

6 FAB LAB Un Fab lab (acrónimo del inglés Fabrication Laboratory) es un espacio de producción de objetos físicos a escala personal o local que agrupa máquinas controladas por ordenadores. Su particularidad reside en su tamaño y en su fuerte vinculación con la sociedad. El concepto de Fab lab aparece al principio de los años 2000 en el Center for Bits and Atoms (CBA) del Massachussets Institute of Technology (MIT)

7 REP RAP REPRAP, son las siglas del REPlicating RAPid Protoyper Project, que el Dr. Adrian Bowyer desarrolló en la universidad de Bath, en el Reino Unido. Se inició en 2005 y desarrolla la Darwin en 2007, la Mendel en 2009 y la Prusa en El Proyecto Reprap es una iniciativa con el ánimo de crear una máquina auto-replicable que puede ser usada para prototipado o Impresora 3D que es capaz de fabricar objetos en tres dimensiones a base de un modelo hecho en ordenador. Clone Wars es un grupo dentro de la comunidad RepRap, que trata de documentar en español todo lo necesario para que puedas construir tu propia impresora 3D.

8 Pronterface: Pure Python for 3d printer Host Software Desarroladores RepRap : Kliment Yanev / Guillaume Seguin m/alexrj/slic3r Desarrollador RepRap: Alessandro Ranellucci Plataforma de Hardware Libre Desarrollador RepRap: Josef Prusa Desarrolladores: David Cuatielles, Massimo Bonzi...

9 AM Fabricación Aditiva/ Impresión 3D

10 Preparación del modelo 3D y generación de Gcode

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12 STL STL (siglas provinientes del inglés "'STereo Lithography'"') es un formato de archivo informático de diseño asistido por computadora (CAD) que define geometría de objetos 3D, excluyendo información como color, texturas o propiedades físicas que sí incluyen otros formatos CAD. Fue creado por la empresa 3D Systems, concebido para su uso en la industria del prototipado rápido y sistemas de fabricación asistida por ordenador. En especial desde los años con la aparición en el mercado de impresoras 3D de extrusión de plástico termofusible (personales y asequibles), el formato STL está siendo utilizado ampliamente por el software de control de estas máquinas.

13 G-code El G-code es el nombre que habitualmente recibe el lenguaje de programación más usado en Control numérico (CNC), el cual posee múltiples implementaciones. Usado principalmente en automatización, forma parte de la ingeniería asistida por computadora. Al G-code se le llama en ciertas ocasiones lenguaje de programación G. En términos generales, G-code es un lenguaje mediante el cual las personas pueden decir a máquinas herramienta controladas por computadora qué hacer y cómo hacerlo. Esos "qué" y "cómo" están definidos mayormente por instrucciones sobre adonde moverse, cuan rápido moverse y que trayectoria seguir. Las máquinas típicas que son controladas con G-code son fresadoras, cortadoras, tornos e impresoras 3D.

14 Máquinas de Control Numérico

15 FABRICACIÓN 2D Cortadora Laser

16 Cortadora Water Jet Cortadora Plasma

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18 FABRICACIÓN 3D SUBSTRACTIVA Cortadora Fresadora (Router)

19 FABRICACIÓN 3D ADITIVA Procesos y Tecnologías VAT PHOTOPOLYMERIZATION /Fotopolimerización en cuba Proceso en el que un fotopolímero líquido (es decir, de plástico) en una cuba se cura selectivamente mediante polimerización activado por la luz. Tecnologías: SLA - Stereolithography /estereolitografía Video SLA 1 Video SLA 2 Video SLA 3 DLP - Digital light processing /procesamiento de luz digital Video DLP 1 Video DLP 2

20 MATERIAL JETTING /Inyección de material Proceso donde un cabezal de impresión de forma selectiva los depósitos de material en el área de construcción. Estas gotitas son más a menudo constan de fotopolímeros con materiales secundarios (por ejemplo, cera) que se utilizan para crear estructuras de apoyo durante el proceso de construcción. Una luz UV solidifica el material fotopolímero para formar partes curadas. Se retire el material de apoyo durante el proceso posterior a la generación. Tecnologías: MJM - Multi-jet modeling/modelado de múltiples inyectores. Video MJM 1 Video MJM 2

21 MATERIAL EXTRUSION/extrusión de materiales Proceso donde el material termoplástico se alimenta a través de una boquilla calentada y se deposita sobre una plataforma de construcción. La boquilla funde el material y extruye para formar cada capa objeto. Este proceso continúa hasta que se completa la pieza. Tecnologías: FDM - Fused deposition modeling /modelado por deposición fundida Video FDM FFF - Fused Filament Fabrication / fabricación por filamento fundido- REP RAP

22 POWDER BED FUSION /Fusión en lecho de polvo Las partículas de material (por ejemplo, plástico, metal) se fusionan juntos selectivamente utilizando una fuente de energía térmica tal como un láser. Una vez que una capa se funde, uno nuevo se crea mediante la difusión de polvo sobre la parte superior del objeto y la repetición de la proceso. El material no fijado se utiliza para apoyar siendo producido el objeto, reduciendo así la necesidad de sistemas de apoyo. Tecnologías: EBM- Electron beam melting / fusión con haz de electrones Video EBM 1 Video EBM 2 Video EBM 3 SLS - Selective laser sintering / sinterización selectiva por láser Video SLS SHS - Selective heat sintering / sinterización selectiva de calor DMLS - Direct metal laser sintering / directo de metal sinterizado por láser Video DMLS

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24 BINDER JETTING / Inyección de aglutinante. Las partículas de materia se unen selectivamente entre sí mediante un agente aglutinante líquido (por ejemplo, pegamento). Tintas también pueden ser depositados con el fin de impartir color. Una vez que se forma una capa, una nueva se crea mediante la difusión de polvo sobre la parte superior y repitiendo el proceso. El material no unido se utiliza para apoyar la objeto que está siendo producido, reduciendo así la necesidad de sistemas de apoyo. Tecnologías: PBIH - Powder bed and inkjet head printing / Polvo de cama y cabeza de inyección de tinta Video PBIH 1 Video PBIH 2 PP Plaster based 3D printing / impresión en 3D basados en yeso Video PP

25 SHEET LAMINATION / Hoja de laminación. Hojas delgadas de material (por ejemplo, plástico o metal) se unen entre sí utilizando una variedad de métodos (por ejemplo, pegamento, soldadura por ultrasonidos) con el fin de formar un objeto. Cada nueva hoja de material se coloca sobre las capas anteriores. Un cuchillo láser es utilizado para cortar un borde alrededor de la parte deseada y se retira el material innecesario. Este proceso se repite hasta que la parte es completado. Tecnologías: LOM- Laminated object manufacturing / laminado de objetos de fabricación Video LOM UC- Ultrasonic consolidation / consolidación de ultrasonidos Video UC

26 DIRECTED ENERGY DEPOSITION / Deposición de energía dirigida La energía térmica focalizada se utiliza para fusionar material (normalmente metal) a medida que se está depositando. Sistemas de deposición de energía dirigida pueden emplear cualquiera de los hilos basados en polvo a base metal. Tecnologías: LMD - Laser metal deposition / deposición de metal por láser Video LMD

27 SYRINGE EXTRUSION / Extrusión por jeringa Proceso que hace uso de cualquier tipo de material en formato cremoso o viscoso y se hace uso de un extrusor a modo de manga pastelera / jeringuilla, situando el material en la posición adecuada.

28 OTRAS APLICACIONES

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33 Materiales

34 FILAMENTOS PARA FDM Y FFF Las aplicaciones son múltiples, tanto como acabado final para prototipado rápido, como para hacerlo en moldes, o contramoldes. ABS: el acrilonitrilo butadieno estireno es uno de los termoplásticos más usados en la impresión 3D. No es biodegradable, pero es muy tenaz, duro y rígido, con resistencia química y la abrasión, pero que sufre con la exposición a rayos UV. Es soluble en acetona y su densidad es de 1,05 g/cm3. Requiere una temperatura de cabezal de unos 240ºC y de bandeja de 110ºC. Las piezas de LEGO están hechas de ABS.

35 PLA: el ácido poliláctico es otro de los filamentos estrella de la impresión 3D. Es biodegradable y normalmente se obtiene de almidón de maíz, por lo que al derretirse huele casi a comida y puede usarse para recipientes de comida. La textura de las piezas no queda tan suave como con el ABS, pero sí más brillantes y las esquinas salen mejor. Su densidad es de entre 1,2 y 1,4 g/cm3. La temperatura necesaria para su impresión es de unos 210ºC con la cama a unos 60ºC. En ambos casos podemos encontrar, tanto en PLA como en ABS, todo tipo de colores, que van desde el crudo natural, hasta dorados y plateados. Pero además también existen variedades de estos materiales con propiedades especiales. Tenemos por ejemplo colores fosforescentes, que brillan en la oscuridad, o fluorescentes, que brillan al exponerlos a luz UV. También materiales que cambian de color según la temperatura y hasta variedades flexibles o que conducen la electricidad.

36 Laywood: material que requiere condiciones de temperatura similares a las del PLA, con la peculiaridad de que si aumentamos o disminuimos unos grados, el color obtenido es más claro u oscuro. Tras enfriarse tiene textura parecida a la madera y las variaciones de temperatura, ya sean controladas directamente, por fluctuaciones o tipo de enfriamiento, dejarán vetas más o menos oscuras. Lay-Brick es un nuevo filamento que permite crear impresiones con un amplio espectro de acabados superficiales, por ejemplo, a partir de 195ºC es posible crear un efecto de piedra arenisca muy realista. Es un material ideal para realizar modelos de arquitectura y maquetas.

37 HIPS: el poliestireno de alto impacto es un material muy parecido al ABS, y que requiere los mismos perfiles de temperaturas. Suele usarse en combinación con el ABS para hacer piezas con espacios huecos, usando el HIPS como soporte que luego se eliminará con D-Limoneno, con el que es soluble mientras que a él la acetona no le afecta. Al igual que el ABS soporta mal la luz UV y su densidad es de 1,04 g/cm3. Hemos usado las mismas temperaturas que con el ABS. PET: el tereftalato de polietileno es uno de los materiales más usados para las botellas y otro tipo de envases. Su principal propiedad es su capacidad de cristalización, generando piezas transparentes con efectos sorprendentes. Es muy fuerte y resistente a los impactos. Su densidad cristalina es de 1,45 g/cm3. Hemos usado las mismas temperaturas que con el PLA.

38 Flexibles (Filaflex/Ninjaflex): se trata de un revolucionario elastómero termoplástico (TPE) que permite crear piezas con una flexibilidad sorprendente. En sí el filamento tiene prácticamente la consistencia de una cuerda de goma, y las piezas resultantes puede deformarse ampliamente. La temperatura es muy parecida a la del PLA, con el cabezal a 215ºC y la bandeja a 40ºC. Nylon: el nylon es quizás uno de los materiales más complejos para la impresión 3D. Su principal problema es la falta de adhesión de la pieza a la bandeja, que causa muchos fallos además de un warping muy difícil de controlar. Además suele coger fácilmente humedad, por lo que previamente a la impresión 3D deberemos secarlo en el horno durante 3 o 4 horas. A cambio de todas estas dificultades, el nylon es un material muy resistente, poco viscoso, muy resistente a la temperatura y con distintas variedades que le aportan flexibilidad, transparencia y otras cualidades.

39 3D en la web

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41 Ejemplos de piezas impresas 3D

42 Hardware.

43 Arte 2D

44 Piezas Articuladas.

45 2D 3D.

46 Límites de diseño.

47 Curvas.

48 Post-procesados